宋 挺，成 猛，張厚記，朱書(shū)強(qiáng)，杜文峰

(1.武黃高速公路管理處，武漢 430205；2.中南安全環(huán)境技術(shù)研究院股份有限公司,武漢 430070)

根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，截止到2017年末，全國(guó)公路總里程477.35萬(wàn)公里，公路養(yǎng)護(hù)里程467.46萬(wàn)公里，占公路總里程97.9%，公路已進(jìn)入全面養(yǎng)護(hù)時(shí)代。公路路面養(yǎng)護(hù)分為矯正型養(yǎng)護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)兩種，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)由于具有造價(jià)低、施工速度快、能源消耗低、環(huán)境污染小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到廣大道路從業(yè)者的重視。交通運(yùn)輸部“十三五”公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要要求：“高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)(單車道里程)平均每年實(shí)施里程比重不少于8%，普通國(guó)省道不少于5%”，在政策文件的推動(dòng)下，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在湖北省內(nèi)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

開(kāi)普封層作為一種典型的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)[1,2]，由碎石封層下層和微表處(稀漿封層)上層組成，具有優(yōu)異的抗滑、耐磨和封水性能，且由于下層為瀝青碎石封層，可以起到應(yīng)力吸收層的作用，延緩裂縫向上反射，提高路面耐久性。同時(shí)，由于開(kāi)普封層為復(fù)合封層，瀝青用量較大，在重載渠化交通狀況下，容易出現(xiàn)泛油、車轍病害，降低路面的抗滑性能，且存在整層脫皮和噪音大等問(wèn)題，因此開(kāi)普封層一般用于普通公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，鮮有高速公路的應(yīng)用案例。2016年8月，針對(duì)武黃高速公路的病害特點(diǎn)和交通狀況，首次引進(jìn)開(kāi)普封層進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過(guò)兩年多的跟蹤觀測(cè)，路面狀況良好，未出現(xiàn)明顯病害。

1 武黃高速公路基本情況介紹

武黃高速公路經(jīng)武漢、鄂州、黃石三個(gè)行政區(qū)，是武漢城市經(jīng)濟(jì)圈的重要干道，交通量大、超重載車輛多。武黃高速公路前身武黃公路原設(shè)計(jì)為雙向四車道水泥混凝土路面，1991年2月建成通車。2001年武黃高速公路開(kāi)始進(jìn)行路面改造，對(duì)全線水泥路面進(jìn)行“黑色化”處理，是湖北省第一條水泥路面白改黑的高速公路。改造后的路面結(jié)構(gòu)為24 cm水泥砼+2.5 cm STRATA應(yīng)力吸收層+6 cm厚AC-20瀝青混凝土+4 cm厚Sup-12.5瀝青混凝土，至今已運(yùn)行17年。

2 病害原因分析與養(yǎng)護(hù)方案

目前武黃高速公路路面的病害之一為龜裂，主要出現(xiàn)在行車道輪跡帶處。路面出現(xiàn)龜裂病害后，雨水沿裂縫進(jìn)入路面內(nèi)部，在動(dòng)水壓力作用下，集料剝落，逐漸發(fā)展形成坑槽病害。下面將對(duì)龜裂病害產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出合理的養(yǎng)護(hù)方案。

2.1 病害原因分析

通過(guò)查閱原設(shè)計(jì)資料、交通量資料及實(shí)地勘察，分析導(dǎo)致龜裂病害產(chǎn)生的主要原因有兩點(diǎn)。

1)瀝青路面已達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命

為查看病害的發(fā)生層位，分析龜裂病害的發(fā)展情況，在龜裂病害處進(jìn)行取芯(見(jiàn)圖1)。從芯樣可以看出，龜裂嚴(yán)重部位，裂縫貫穿上面層，中面層基本無(wú)裂紋。可以判斷裂縫是從上往下發(fā)展的，并主要發(fā)生在上面層。這是比較典型的剪切疲勞裂縫，意味著瀝青混凝土在長(zhǎng)達(dá)17年的疲勞荷載作用下，基本達(dá)到材料疲勞壽命極限。

2)交通量大、超重載車輛多

武黃高速公路為連接武漢至黃石及湖北東部出省的重要骨干線，同時(shí)也是滬渝高速、福銀高速國(guó)道主干線的重要組成部分，交通異常繁忙，圖2所示為近幾年交通量變化趨勢(shì)，2017年年交通量達(dá)1 931.7萬(wàn)輛/年，日交通量達(dá)5.3萬(wàn)輛/日，貨車日交通量9 473輛/日，貨車交通量中10 t以上重型車型的比例保持在70%左右，超載車輛25%左右。由于交通量大、超重載車輛多，導(dǎo)致路面更容易產(chǎn)生疲勞破壞，出現(xiàn)龜裂病害。

2.2 養(yǎng)護(hù)方案

根據(jù)病害原因分析，采用如下方案對(duì)武黃高速公路龜裂病害進(jìn)行處治：

1)對(duì)于裂縫寬度較大、出現(xiàn)明顯凹陷變形的嚴(yán)重龜裂病害，采取銑刨瀝青面層然后重鋪的方案進(jìn)行處治。

2)對(duì)于裂縫寬度較小、無(wú)明顯凹陷變形的輕微龜裂病害，采用開(kāi)普封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)進(jìn)行處治。

3 開(kāi)普封層典型技術(shù)設(shè)計(jì)

為解決傳統(tǒng)開(kāi)普封層在重載渠化交通下易出現(xiàn)泛油、車轍、脫皮、噪音大等問(wèn)題，從增加層間粘結(jié)、優(yōu)化微表處礦料級(jí)配、提高微表處用乳化瀝青軟化點(diǎn)和碎石封層采用橡膠瀝青等方面著手，提升開(kāi)普封層整體性能，經(jīng)過(guò)研究實(shí)踐，形成開(kāi)普封層典型技術(shù)設(shè)計(jì)。

開(kāi)普封層典型設(shè)計(jì)分三層：乳化瀝青底涂層、橡膠瀝青碎石下層和低噪音微表處上層。底涂層的主要作用是增加熱橡膠瀝青碎石層與原路面的粘結(jié)性。下層采用熱橡膠瀝青碎石封層，熱橡膠瀝青可以滲入裂縫內(nèi)部，對(duì)裂縫起一定的彌合作用，同時(shí)橡膠瀝青碎石封層具有應(yīng)力吸收層的作用，延緩裂縫向上反射。上層采用低噪音微表處，具有抗滑、封水、穩(wěn)定下層碎石封層集料等作用。

1)乳化瀝青底涂層

底涂層采用PCR改性乳化瀝青，用量為0.3 kg/m2。

2)橡膠瀝青碎石下層

碎石采用玄武巖、輝綠巖等火成巖石料，粒徑為4.75～9.5 mm或9.5～13.2 mm，石料加熱溫度為150 ℃，灑布面積率70%～80%；橡膠瀝青具體指標(biāo)[3,4]如表1所示，用量1.0～1.5 kg/m2，具體用量根據(jù)原路面狀況及碎石粒徑進(jìn)行調(diào)整；橡膠瀝青碎石下層采用同步碎石封層車進(jìn)行施工，施工完后用膠輪壓路機(jī)緊跟碾壓，碾壓完成后采用余料回收設(shè)備將多余集料回收，避免形成夾層。

表1 橡膠瀝青技術(shù)指標(biāo)

3)低噪音微表處上層

低噪音微表處用集料采用玄武巖、輝綠巖等火成巖石料，瀝青采用BCR改性乳化瀝青，具體指標(biāo)如表2所示，低噪音微表處混合料級(jí)配[5,6]如表3所示。

表2 BCR改性乳化瀝青技術(shù)要求

表3 低噪音微表處級(jí)配范圍要求 /%

4 效果觀測(cè)

武黃高速公路開(kāi)普封層試驗(yàn)段于2016年8月施工完畢，用于處治輕微龜裂病害。施工完后路面抗滑、封水性能優(yōu)異，外觀質(zhì)量良好。2017年和2018年湖北省夏季遭遇連續(xù)高溫天氣(最高超過(guò)40 ℃)，期間多次對(duì)開(kāi)普封層試驗(yàn)段進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)整體狀況較好，未出現(xiàn)泛油和明顯車轍(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量最大車轍深度4～5 mm)，具體如圖3所示。

5 結(jié) 論

a.武黃高速公路龜裂病害主要是由于重載渠化交通和路面達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命等原因造成的。

b.將開(kāi)普封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)用于處治武黃高速公路路面輕微龜裂病害，開(kāi)創(chuàng)了開(kāi)普封層應(yīng)用于高速公路養(yǎng)護(hù)工程的先例，為該技術(shù)在重載渠化交通道路的推廣應(yīng)用積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

c.通過(guò)增加層間粘結(jié)、優(yōu)化微表處礦料級(jí)配、提高微表處用乳化瀝青軟化點(diǎn)和碎石封層采用橡膠瀝青等技術(shù)措施，解決了開(kāi)普封層在重載渠化交通下易出現(xiàn)泛油、車轍、脫皮、噪音大等問(wèn)題。